Keimzahlbestimmung: Verfahren im Überblick
Zuletzt aktualisiert: 22. April 2026
Die Keimzahlbestimmung ist ein mikrobiologisches Verfahren zur quantitativen Erfassung lebensfähiger Mikroorganismen in einer Probe, etwa aus Wasser, Lebensmitteln oder pharmazeutischen Produkten. Ziel ist die Bewertung der mikrobiellen Belastung und damit der hygienischen bzw. qualitativen Beschaffenheit.
Typischerweise erfolgt die Bestimmung durch Anzucht der Mikroorganismen auf geeigneten Nährmedien (z. B. mittels Plattengussverfahren). Nach einer definierten Inkubationszeit werden die gewachsenen Kolonien gezählt, wobei jede Kolonie auf eine ursprünglich vorhandene koloniebildende Einheit zurückgeführt wird. Das Ergebnis wird meist als Koloniebildende Einheiten pro Milliliter oder Gramm (KBE/ml bzw. KBE/g) angegeben.
Warum ist die Keimzahlbestimmung überhaupt wichtig?
Die Keimzahlbestimmung spielt eine zentrale Rolle für die Sicherstellung von Hygiene, Qualität und Produktsicherheit in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Sie ermöglicht die frühzeitige Erkennung mikrobiologischer Belastungen und unterstützt die Kontrolle von Herstellungsprozessen.
- Sicherstellung der mikrobiologischen Sicherheit von Produkten
- Schutz vor gesundheitlichen Risiken durch Bakterien sowie toxinbildende Hefen und Schimmelpilze
- Vermeidung von Verderb und Qualitätsverlust
- Unterstützung der Qualitätskontrolle während der Produktion
- Identifikation möglicher Kontaminationsquellen
Die Keimzahlbestimmung ist ein zentraler Parameter in Bereichen wie Lebensmittelüberwachung, Medizin und Pharmawasseraufbereitung, da sie Rückschlüsse auf Kontaminationen und die Einhaltung von Qualitäts- und Hygienestandards ermöglicht. Im technischen und arbeitsbezogenen Kontext steht nicht die vollständige Keimfreiheit im Vordergrund, sondern die Vermeidung eines hygienisch kritischen Zustands.
Methoden der Keimzahlbestimmung
Zur Bestimmung der Keimzahl stehen in der Mikrobiologie verschiedene Verfahren zur Verfügung, die je nach Probenart, Keimkonzentration und erforderlicher Genauigkeit eingesetzt werden. Zu den wichtigsten Methoden zählen: das Plattengussverfahren, die Membranfiltration und die MPN-Methode.
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Plattengussverfahren (Agarplattenverfahren)
Bei dieser Methode wird eine verdünnte Probe auf oder in ein Nährmedium eingebracht und inkubiert. Die entstandenen Kolonien werden anschließend gezählt und dienen als Grundlage zur Berechnung der Keimzahl. Das Verfahren ist weit verbreitet und liefert zuverlässige Ergebnisse für viele Lebensmittel- und Umweltproben.
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Membranfiltration
Hier wird eine Flüssigprobe durch einen Filter mit sehr feinen Poren geleitet, der Mikroorganismen zurückhält. Der Filter wird anschließend auf ein Nährmedium übertragen und inkubiert. Diese Methode eignet sich besonders für Wasserproben und ermöglicht den Nachweis sehr niedriger Keimzahlen.
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MPN-Methode (Most Probable Number)
Dieses Verfahren basiert auf einer statistischen Schätzung der Keimzahl. Eine Probe wird in mehreren Verdünnungsstufen in Nährmedien inkubiert, und das Wachstum wird anhand von Wahrscheinlichkeitstabellen ausgewertet. Die Methode kommt vor allem bei sehr niedrigen oder schwer direkt zählbaren Keimzahlen zum Einsatz.
Berechnung der Keimzahlbestimmung
Die Keimzahl wird in der Regel als Koloniebildende Einheiten pro Milliliter oder Gramm (KBE/ml bzw. KBE/g) angegeben. Grundlage ist die Anzahl der gezählten Kolonien auf einer Agarplatte unter Berücksichtigung der Verdünnung.
Die Standardformel lautet:
N= CV. d
Dabei gilt:
- N = Keimzahl (KBE/ml oder KBE/g)
- C = Anzahl der gezählten Kolonien
- V = aufgetragenes Probenvolumen (in ml)
- d = Verdünnungsfaktor
Beispiele
- 50 Kolonien werden auf einer Platte gezählt.
- Aufgetragenes Volumen: 1 ml
- Verdünnung: 10⁻²
- Ergebnis: N = 50 / (1 · 10⁻²) = 5.000 KBE/ml
Die Genauigkeit der Keimzahlberechnung hängt stark von einer korrekt durchgeführten Verdünnungsreihe sowie einer präzisen Koloniezählung ab. Fehler in diesen Schritten können das Ergebnis deutlich beeinflussen.
Bei der Auswertung ist außerdem zu berücksichtigen, dass Mikroorganismen unterschiedliche Koloniemorphologien zeigen können. Dadurch kann die Zählung erschwert werden, sodass in einigen Fällen zusätzliche Tests zur sicheren Identifikation erforderlich sind.
Durchführung der Keimzahlbestimmung
Die Keimzahlbestimmung umfasst mehrere aufeinanderfolgende Arbeitsschritte im Labor, die eine sorgfältige Vorbereitung sowie eine hygienische und präzise Arbeitsweise erfordern.
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Geräte und Materialien
Für die Durchführung werden sterile Petrischalen, Pipetten, Probenbehälter, Nährmedien (Nähragar oder Nährlösungen), sterile Spatel oder Glasstäbchen sowie ein Inkubator benötigt. Zusätzlich sind Desinfektionsmittel und geeignete Schutzausrüstung erforderlich, um eine Kontamination zu vermeiden.
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Vorbereitung der Probe und Hygienemaßnahmen
Vor Beginn der Analyse müssen alle Materialien steril sein. Die Arbeit erfolgt unter möglichst sterilen Bedingungen, beispielsweise unter einer Laminar-Flow-Haube. Hände und Arbeitsflächen werden desinfiziert, und der Kontakt mit der Probe außerhalb der vorgesehenen Instrumente wird vermieden. Die Probe wird mit sterilen Pipetten entnommen und gegebenenfalls vorbereitet oder verdünnt.
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Durchführung im Detail und Bedingungen
Die Inkubationsparameter hängen von der Art der Mikroorganismen ab. Häufige Bedingungen liegen beispielsweise bei 37 °C über 24 bis 48 Stunden. Unterschiedliche Keimarten benötigen jedoch spezifische Temperaturen und Inkubationszeiten. Nach der Auswertung der Kolonien erfolgt die Berechnung der Keimzahl auf Basis der Verdünnung und der gezählten Einheiten.
Anwendungsbereiche und Probenahme
Die Keimzahlbestimmung wird in vielen Bereichen eingesetzt, um die mikrobielle Belastung von Proben zu erfassen und hygienische sowie sicherheitsrelevante Probleme frühzeitig zu erkennen.
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Anwendung in der Forschung
In der Forschung dient die Keimzahlbestimmung zur Untersuchung mikrobiologischer Prozesse und zur Bewertung von Substanzen mit antimikrobieller Wirkung.
Typische Anwendungen sind: -
- Analyse mikrobieller Ökologie in verschiedenen Umgebungen
- Untersuchung von Infektionskrankheiten und Erregern
- Testung der Wirksamkeit neuer antimikrobieller Wirkstoffe
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In der Lebensmittelproduktion wird die Methode zur Sicherung von Qualität und Verbraucherschutz eingesetzt. Sie hilft, Kontaminationen frühzeitig zu erkennen und gesetzliche Vorgaben einzuhalten.
Beispiele:
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- Kontrolle der mikrobiellen Belastung in Rohstoffen und Endprodukten
- Überwachung der Produktionshygiene während des Herstellungsprozesses
- Prüfung auf Verderbniserreger zur Vermeidung von Lebensmittelverderb
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Anwendung im Labor
Im Labor dient die Keimzahlbestimmung zur gezielten Analyse von Proben und zur Identifikation mikrobieller Kontaminationen.
Beispiele:- Untersuchung medizinischer Proben auf pathogene Mikroorganismen
- Analyse von Mikrobenkulturen in Forschungsinstituten
- Bestimmung der Keimbelastung (Bioburden) vor der Sterilisation sowie Prüfung der Sterilität pharmazeutischer Produkte
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Anwendung in der Umweltanalytik
In der Umweltanalytik wird die Methode zur Bewertung der mikrobiellen Belastung von Umweltproben genutzt.
Beispiele:- Untersuchung der Wasserqualität (z. B. Trink- und Badewasser)
- Analyse von Bodenproben zur Bestimmung der Bodenmikroflora
- Identifikation luftgetragener Mikroorganismen zur Bewertung der Luftqualität